某大型空间网架的空间静动力特性分析

束 ，下层 ｊ 角形 空 间桁架 与 混凝 土 主楼 连接 空 间网架 结构是 现 代大 跨 度结 构工 程 中 处 为沿 ｘ方 向铰 接 ， 方 向为 刚接 ， 层 三 其它 上 最 常用 的结 构 形式 。 由多根 杆 件按 照一 定 的 角 形空 间桁 架 与混凝 土 主楼 刚接 。 ３静 力分 析 网格 形式通 过 节点 连结 而成 的 空间 结构 。具 有 空 间受 力 、 量轻 、 重 刚度 大 、 震 性 能好 等 抗 本计 算 中荷 载按 照 《 建筑 结 构荷 载规 范 》 优 点。可用 作 体育 馆 、影剧 院 、 览厅 、 展 候车 及 设计 说 明取值 ， 主要 计算 荷载 见 表 １ 。 表 １设 计荷 载标 准值 厅、 体育 场 看 台雨 篷 、 飞机 库 、 向大柱 距 车 双 间等 建筑 的屋 盖 。缺 点是 汇 交 于节点 上 的杆 件数 量较 多 ， 作安 装较平 面结 构 复杂 。 间 制 空 网架结 构 由于具 有轻 便 、 通透 的特 点 ， 适合 大 ｚ 面积 、 大跨 度 的使用 ， 已经 成 为土木 工 程大 现 跨度结 构 中采 用的最 多 的结构 形式 。 本 文 以一实 际 网架 为工 程背 景 ，采用 大
ｌ引言
型通 用 有 限 元软 件 Ａ Ｓ Ｓ建 立 了 网架 的三 ＮＹ 维有 限元模 型 ，根据 主要 设计 荷 载对 结 构进 行 了静 力设 计复 核 。采 用 子空 间 迭代 法分 析 了 网架 的特 性 ， 二 阶振 动频 率 为 ２ ６ ｚ为 第 ． Ｈ， ０ 楼 面 的竖弯 振动 。 因此 容易 发生 人致 振动 ， 应 该 予 以注意 。最后 针对 第 二 阶模态 设计 了调 谐 质量 阻尼器 ， 定阻 尼器 的优化 参数 。 确 ２有 限元 模型 某 钢管 桁 空 间 网架 为 双 层空 间结 构 ， 塔 柱 采用格 构形 式 ， 层 为活 动楼 面 ， 底 有假 山等 设施 ， 二期 横载 大 ， 顶层 为 中空 网架 。按 照 提 供 的设计 图纸 ， 建立 网架 的三维 有 限元 模型 。 计 算时 分 别采 用授 权 的 ＭＩ Ａ Ｄ Ｓ和 Ａ Ｓ Ｓ软 ＮＹ 件独 立进 行 ， 以进行 相互 校 核 ， 里 只给 ｍ 了 这 Ａ Ｓ Ｓ 果 。图 １ 出 了基 于 Ａ Ｓ Ｓ的 ■ ＮＹ 结 给 ＮＹ
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图 ２恒 载标 准值 作 用下 网架 的变形 图
按照 荷载 规范 ，计 算 时考 虑 以下荷 载 组 合。 组 合 一 ：． 恒载 ＋ ． Ｏ （ 面活 载＋ １５ ３ １ ｘ． 屋 ４ ７ 顶 面活 载 ） 组 合 二 ：．恒 载 ＋ ．（ 面 活 载＋ 面 活 １ ２ １ 屋 ４ 顶
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某 大型 空 间 网架 的空 间静动 力特 性 分析
骆 平
（ 湖南省第六工程 有限公 司， 湖南 长沙 ４ ０ ０ ） １０ ４
度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 部约 束 ，两 层框 架 梁端 处 自由度 全 部约
组 合 三 ：．恒 载 ＋． １ ２ １ ４风载 组 合 四 ：． １ ２恒载 ＋ ．风 载＋ ．ｘ ． 屋 面 １ ４ １ Ｏ（ ４ ７ 活载＋ 面活载 ） 顶 图 ２ 出 了在恒 载标 准 值作 用 下 的变形 给 图 。在 恒载 标准 值作 用 下底 层楼 面 竖 向位 移 最 大值 为 ８ ｃ 约为 横 向跨 度 的 １ ０ 。图 ３ ＿ ｍ， ６ ／０ ４ 给 出 了恒载 标准 值下 的网架 应 力 。底 层 主钢 管 应 力 普 遍 较 大 ， 大 拉 应 力 为 １３ ｐ （ 最 ３Ｍ ａ下 缘 钢 管 ）最 大 压应 力为 １１ ｐ （ ， ２ Ｍ ａ 上缘 钢 管 ） ， 腹 杆应 力很 小 。格 构 式钢 柱 整体 应力 水 平较 低 ，最 大 压 应 力 为 ６Ｍｐ ，最 大 拉 应 力 为 ６ ａ ５ ． ｐ ， 生在 框架 梁与 塔柱 连 接处构 件 。 ９３ ａ发 Ｍ ４ 跟 钢 柱 之 间 的应 力相 差很 大 。纵 向框 架 梁 （Ｈ 一 ） Ｊ Ｊ １整体 应力 水平 比三角桁 架低 。 主钢 上 管 压 应 力最 大 值 为 １７ ｐ ， Ｍ ａ 在跨 中 ， 大 拉 １ 最 应力 为 １７ ａ在框 架梁 与 Ｇ 一 连接处 ； ０Ｍｐ ， Ｚ１ 存 框 架梁 与格 构式 梁连 接处 的 腹杆 应 力 也 较 大 ，最 大 拉 应 力 为 ８Ｍ ａ ６ ｐ ，最 大 压 应 力 为 １ ８ ｐ 。 ０Ｍ ａ 横 向框 架 梁 （Ｈ 一 ， Ｈ 一 ） 体 Ｊ Ｊ２ Ｊ Ｊ ３整
摘 要 ： 文 以一 实 际网架 为工程 背景 ， 用大 型通 用有 限元软 件 Ａ Ｓ Ｓ 立 了网架 的 空间三 维有 限元模 型 。按 照主要 设计 荷载 ， 本 采 ＮＹ 建
进行 了静 力分 析对 设计 进行 了校 对 ， 结果表 明 结构 的安 全性 达到要 求。采 用子 空间迭 代 法分析 了网架 的动 力特 性 ， 网架的 ２阶振动 频 率为 ２ ６ ｚ为楼 面的 竖 弯振 动 ， 易发 生人 致振 动 。设计 了调 谐 质量 阻尼 器 （Ｍ ， ．Ｈ， ０ 容 Ｔ Ｄ）质量 比取 为 １ ％， 置 Ｔ ． 设 ０ ＭＤ后 结 构 的模 态 阻尼比 约为 ２８ 满足 行走 舒适 性要 求 。 ．％， 关 键词 ： 间网架 ； 空 动力特 性 ； 调谐 质量 阻尼 器
载）
维有 限元 模型 。模 型 中每 个杆 件采 用梁 单 元 Ｂ ａ ８ 模 型 ，混 凝 土楼 面及 其 他恒 载 采用 ｅｍ１８
ＭＡ Ｓ １ 元模 型 。模 型 １ ５ 个 节 点 ，８ ５ Ｓ２ 单 ２１ ３ ３ 个单 元 。 坐标 系如 图 １ 所示 ， 中 Ｚ为竖 直方 其 向。主要 受力 构件 采用 Ｑ ４Ｂ， ３５ 强度 按 照《 钢 结构设 计 规范 》 取值 。檩 条采 用 Ｑ ３ Ｂ钢材 。 ２５ 弹性模 型 取为 ２０ １５ ａ ． ０ Ｍｐ 。 边 界 条件 为 ：格 构式 钢 柱 下端 节点 自由